Page 128 - 《应用声学）》2023年第5期

1020 2023 年 9 月

图8(a)为常规LCMV的方向图，可以看到其零 子阵同号波束输出共轭相乘并求相位获得相位差
陷很窄，副瓣电平较高；图 8(b) 在此基础上加入了 序列，对相位差序列的解算进而估计波束内每一时
范数约束以逼近低副瓣的权值模板 ω 0 ，所以其旁 刻对应的波达方向 (Direction of arrival, DOA) 值。
瓣有了明显的降低，降低至与模板权值基本一致的 在以下实验中，设置分裂子阵阵元数为 60，两子阵
−35 dB，但其 0 位置的零陷很窄；图8(c) 在图 8(a) 中心得间距为 20d，通过比较不同波束形成算法下
◦
的基础上更新干扰角度为 0 附近的一系列角度，可 相干法的效果来衡量波束形成算法对 Burst 模式测
◦
以看到其零陷有了明显展宽，宽度为 10 ，与干扰角 深效果的影响。
◦
度范围一致。最后将两者相结合得到图8(d)中的方 对仿真信号经过脉冲压缩后，选择不同的波束
向图，其零陷展宽与图8(c)中效果类似，副瓣电平逼 形成方式进行测深对比。首先比较波束形成后的
近模板，在主瓣附近比模板稍高，同时其主瓣宽度与 角度距离能量分布，采用切比雪夫加窗波束形成的
模板一致，基本没有发生展宽。 角度距离能量分布如图 9(a) 所示。改进 LCMV 应
用在角度绝对值为 20 以上的波束，其余仍采用切
◦
2.2 Burst模式测深仿真 比雪夫加窗的波束形成，其角度距离能量分布如
假设发射信号是中心频率 f 0 = 200 kHz、带宽 图 9(b) 所示。两者对比可以看出采用加窗波束形
B = 3 kHz 的线性调频信号，信噪比为 30 dB；均匀 成的隧道效应明显，取两者在隧道效应处的干扰幅
直线阵阵元个数为 M = 80，阵元间距 d = 3.5 mm， 度进行对比如图 9(c) 所示，加窗波束形成的副瓣在
水中声速 c = 1495 m/s，海底深度为 H = 20 m，脉 −30 dB 左右，与方向图仿真结果偏差不大，而改进
冲宽度 τ = 0.2 ms。根据最大波束持续时间设置发 LCMV 在 20 以上的角度干扰电平有明显降低，电
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射间隔为7 ms。测深算法选用相干法 [12] ，相干法将 平在 −60 dB 左右，所以改进 LCMV 算法可以有效
声呐接收阵分成两个子阵进行波束形成，通过 2 个 抑制隧道效应。

0 0
-10 -10
-20 -20
ࣨए/dB -30 ࣨए/dB -30
-40
-40
-50
-60 -50
-60
-70 -70
-80 -80
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
ᝈए/(°) ᝈए/(°)
(a) ࣢᜻LCMVካขவՔڏ (b) ᔵ஝ጞౌՑᄊLCMVவՔڏ

0 0
-10 -10 ஈᤉLCMV
വ౜
-20 -20
ࣨए/dB -30 ࣨए/dB -30
-40
-40
-50
-50
-60 -60
-70 -70
-80 -80
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
ᝈए/(°) ᝈए/(°)
(c) ࣢᜻LCMVᭆག࡙ࠕՑᄊவՔڏ (d) ᔵ஝ጞౌLCMVᭆག࡙ࠕՑᄊவՔڏ
图 8 常规 LCMV 和改进 LCMV 的仿真对比
Fig. 8 Simulation comparison of conventional LCMV and improved LCMV